Исследование и совершенствование процесса и установок абразивно-порошковой очистки листового проката от окалины тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.04.04, кандидат технических наук Румянцев, Вадим Владимирович

• Румянцев, Вадим Владимирович
• кандидат технических наук
• 1998

Оглавление диссертации кандидат технических наук Румянцев, Вадим Владимирович

В в е д е н и е.

Глава 1. Проблема создания экологически чистых процессов удаления окалины с поверхности горячекатаного листового проката и установок для их реализации.

1.1. Аналитический обзор существующих технологий очистки от окалины горячекатаного листового проката

1.2. Принцип действия и основные параметры процесса абразивно-порошковой очистки листового проката от окалины.

1.3. Промышленная реализация АПО-процесса листового проката (установки вертикального типа циклического действия)

1.3.1. Трехмодульный опытно-промышленный агрегат

АПО горячекатаных полос от окалины

1.3.2. Конструкция модуля АПО

1.3.3. Изменения конструкции модуля АПО

1.4. Промышленные исследования АПО-процесса на трехмодульном опытно-промышленном агрегате

Выводы по главе

Глава 2. Математическое моделирование процесса АПО листового проката

2.1. Обзор методик расчета параметров процесса АПО.

2.2. Построение математической модели напряженного состояния порошка применительно к установкам АПО с непрерывным режимом циркуляции порошка и с параллельным направлением давления нагнетания и движения проката.

2.2.1. Граничные условия.

2.2.2. Решение краевой задачи для напряжений

2.2.3. Анализ результатов моделирования

2.3. Построение математической модели АПО-процесса применительно к установкам с непрерывным режимом циркуляции порошка и с перпендикулярным к направлению движения проката давлением нагнетания порошка

2.3.1. Граничные условия задачи

2.3.2. Напряженное состояние порошка

2.3.3. Поля скоростей порошка

2.3.4. Анализ полученных теоретических зависимостей

Выводы по главе

Глава 3. Экспериментальные исследования процесса АПО листового проката на лабораторной установке

3.1. Цели и задачи исследования

3.2. Описание лабораторной установки

3.3. Экспериментальная проверка математической модели процесса АПО листового проката

3.4. Методика и результаты проверки эффективности применения перпендикулярной и непрерывной схемы нагнетания порошка

3.5. Методика и результаты исследований эффективности абразивных порошков

Выводы по главе 3.

Глава 4. Совершенствование конструкций установок АПО листового проката

- 4

4.1. Разработка технических решений по совершенствованию конструкции установок АПО листового проката

4. 2. Реализация разработанных технических решений в действующей модели промышленного модуля АПО горячекатаных стальных полос

4.3. Методика проведения экспериментов на действующей модели промышленного модуля АПО

4.4. Экспериментальные исследования процесса очистки на действующей модели промышленного модуля АПО горячекатаных стальных полос

Выводы по главе

Заключение диссертации по теме «Машины и агрегаты металлургического производства», Румянцев, Вадим Владимирович

6. Результаты работы реализованы в следующих видах:

6.1. Апробация ряда новых технических решений в процессе испытаний трехмодульного опытно-промышленного агрегата АПО в производстве холоднокатаного листа ОАО "Северсталь", 1993-1994 г.г.

6.2. Изготовление, монтаж и испытания действующей модели промышленного модуля АПО вертикального типа нового поколения с непрерывной схемой обработки полос, Череповецкий государственный университет, 1996-1998 г.г.

7. Материалы диссертации доложены и обсуждены на международной научно-технической конференции "Прогрессивные процессы и оборудование металлургического производства", Череповец, март 1998 г.

- 165

Ход и результаты испытаний опытно-промышленного агрегата АПО регулярно рассматривались в 1993-1994 г.г.на технических совещаниях при заместителе главного инженера ОАО "Северсталь".

8. По материалам диссертации опубликовано 8 работ, в том числе 2 патента, и получено 1 положительное решение по заявке на группу изобретений.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ (Общие выводы).

Методами математического моделирования, лабораторных и промышленных экспериментов проведено исследование процесса и установок абразивно-порошковой очистки листового проката от окалины с целью разработки новых технических решений для создания усовершенствованных установок АПО, обеспечивающих в непрерывном потоке эффективное удаление окалины с высоким качеством поверхности очищаемой полосы и надежную работу оборудования при минимальных энергозатратах. Результаты проведенной работы заключаются в следующем:

1. Разработана новая математическая модель АПО-процесса применительно к установкам с непрерывным режимом циркуляции порошка, с 'перпендикулярным к направлению движения проката направлением нагнетания порошка, в которой, в отличие от известных моделей, впервые учтена динамика поведения порошка внутри рабочей камеры, что позволило рассчитать поля скоростей порошка и его расход. На основе созданной модели выполнено построение полей напряжений и скоростей, при варьировании геометрических параметров рассчитаны интегральные энергосиловые параметры процесса АПО, позволившие сделать выводы об оптимальной, с точки зрения энергозатрат, конструкции рабочей камеры модуля АПО.

2. Достоверность математической модели подтверждена сравнением расчетных данных с данными, полученными при экспериментальных исследованиях процесса на лабораторной установке. Максимальное расхождение экспериментальных и расчетных данных не превышает 13%.

3. Расчетами и прямыми экспериментами показана эффектив

- 164 ность использования непрерывной и перпендикулярной к поверхности проката схемы нагнетания абразивного порошка при помощи шнековых механизмов.

4. С учетом результатов моделирования разработана совокупность признанных изобретениями новых технических решений, позволивших создать и испытать действующую модель промышленного модуля АПО вертикального типа нового поколения.

5. В результате испытаний действующей модели промышленного модуля АПО нового поколения впервые достигнуто качество очищенной поверхности, соответствующее матовому состоянию для проката 6-ой категории особо высокой отделки поверхности -1-ой группе отделки поверхности, что на 2 группы (в 2 раза меньшая шероховатость) превышает показатели качества, достигнутые при испытаниях ранее созданных установок. Определены пути дальнейшего совершенствования конструкции модуля АПО с целью обеспечения удаления окалины с нержавеющих сталей.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Румянцев, Вадим Владимирович, 1998 год

1. Пемпера Ф.Т., Фромаманн К. Технология турбулентного травления для полос углеродистой и нержавеющей стали. //Черная металлургия России и стран СНГ в XX1.веке, т.3. М., 1994. С.291-296.

2. Зотов В.Ф., Елин В.И. Холодная прокатка металла. М., 1988, 288 с.

3. А.с. СССР 1748899, МКИ В 21 В 45/04, опубл.

4. Михеев В.А., Павлов А.М. Гидросбив окалины в прокатных цехах. М., 1964.

5. Шефтель Н.И. Технология производства проката. М., 1976, 576 с.

6. Шевченко Л. А. и др. Черная металлургия. Бюл.НТИ, 16, 1987.

7. Заявка Японии 62-61714 МКИ В21В 45/06; РЖ Мет.1988.

8. Fahber. Huttenprax. Metallweiterverarb, 1987, Bd.25, 8, S762; РЖ Мет. 1988.

9. А. с. СССР 982838, МКИ В 21 В 45/04, опубл.

10. А. с. СССР 715163, МКИ В 21 В 45/04, опубл.

11. И. А. с. СССР 304024, МКИ В 21 В 45/04, опубл.

12. Заявка ФРГ 3600144, МКИ В 21 В 45/04; РЖ Мет.1988.

13. Заявка Японии 61-119322, МКИ В21В 45/08; РЖ Мет.1987.

14. Заявка Японии 61-224417, МКИ В21В 45/08; РЖ Мет.1988.

15. Делюсто Л.Г., Гарбер Э.А., Монид В.А. Современные методы удаления окалины с поверхности металла. Учебное пособие. Л. ,1989, 47 с.

16. A.c. СССР 997889, МКИ В 21 В 45/04, опубл. 1981.

17. А. с. СССР 1781899, МКИ В 21 В 45/04, опубл.

18. Туговиков А.Э., СойферЛ.М., Кашин В.И. и др.Физико-химические аспекты выбора шлака для очистки поверхности стали- 167 от окалины. // Металлы, 2, 1990. С. 37-40.

19. A.c. СССР 954131, МКИ В 21 В 45/04, опубл. 1982.

20. Делюсто Л.Г., Гарбер Э.А. Очистка поверхности сортового проката и проволоки от окалины с помощью ферромагнитного абразивного порошка. // Экономия энергетических и материальных ресурсов в металлургическом машиностроении. М., 1982. С.14-16.

21. Делюсто Л.Г. Разработка, исследование и внедрение процесса удаления окалины с поверхности проката с помощью ферромагнитных абразивных порошков: Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. М.: ЦНИИЧМ им. И.П.Бардина, 1983. 148 с.

22. Гарбер Э.А., Делюсто Л. Г., Пименов А. Ф., Жуков Ю.К. Энергосиловые параметры и тепловой режим процесса абразивно-порошковой очистки проката от окалины. // Повышение эффективности металлургического производства: Межвузовский сб., Л., 1983. С. 104-111.

23. Гарбер Э.А., Липухин Ю.В. Абразивно-порошковая очистка проката от окалины. Бюлл. ин-та "Черметинформация", 6, 1987. С. 42-45.

24. Отчет по НИР "Исследование возможности удаления окалины с поверхности горячекатаных полос из нержавеющей стали в ус- 168 ловиях ЧерМК". Череповец, 1988.

25. Заключительный отчет по НИР "Отработка конструкции и технологических процессов агрегатов абразивно-порошковой очистки горячекатаных полос и круглой катанки от окалины". Вологда, 1989.

26. Гарбер Э.А., Летавин М.И., Субботин А.Н., Липухин Ю.В., Пименов А.Ф. Жуков Ю.К. Анализ взаимодействия абразивного порошка с окалиной на поверхности проката. // Металлы, 4, 1987. С. 67-70.

27. Гарбер Э.А. Колотая чугунная дробь в магнитном поле -вместо кислоты. // ЛИЦЕНЗИНТОРГ информирует, 23, 1988. С. 19.

28. Установка и технологический процесс очистки от окалины стальных горячекатаных полос с помощью ферромагнитных абразивных порошков (АПО-процесс). Рекламный проспект. М., ЛИЦЕНЗИНТОРГ, 1987, 4 с.

29. Гарбер Э.А., Касаткин В.А., Кузнецов С.А. и др. Освоение совмещенной линии абразивно-порошковой очистки от окалины и волочения стальной проволоки. М., Черметинформация, 1990, бюлл. N 2.

30. Гарбер Э.А., Кузнецов С.А. Оборудование и технология для совмещения экологически чистого процесса удаления окалиныс катанки с ее волочением в автоматизированной поточной линии. // Проблемы развития металлургии Урала на рубеже1. XXI века: 10-16.- 169

31. Сб. науч. тр. Т.5. Магнитогорск: МГМА, 1996. С.

32. А. с. СССР 887048, МКИ В 21 С 43/00, опубл. 1981.

33. А. с. СССР 902378, МКИ В 21 С 43/00, опубл. 1981.

34. А. с. СССР 1136364, МКИ в 21 опубл.

35. А. с. СССР 1319390, МКИ в 21 в 45/04, опубл. 1990.

36. А. с. СССР 1415548, МКИ в 21 В 45/04, опубл.

37. А. с. СССР 1417949, МКИ в 21 опубл.

38. А. с. СССР 1490782, МКИ в 21 В 45/06, опубл. 1990.

39. А. с. СССР 1513706, МКИ в 21 опубл. 1990.

40. А. с. СССР 1566575, МКИ в 21 опубл. 1990.

41. А. с. СССР 1591272, МКИ в 21 опубл.

42. А. с. СССР 1601874, МКИ в 21 опубл.

43. А. с. СССР 1614290, МКИ в 21 В 45/06, опубл. 1990.

44. Международная заявка РСТ 86/00074, опубл. 1988.

45. Международная заявка РСТ 86/00079, опубл. 1988.

46. Международная заявка РСТ 88/00037, опубл. 1988.

47. Международная заявка РСТ 87/00074, опубл. 1988.

48. Международная заявка РСТ 88/00092, опубл. 1988.

49. Международная заявка РСТ 88/00049, опубл. 1988.

50. Патент ФРГ 3590745, опубл. 1986.

51. Патент Великобритании 2202474, опубл. 1989.

52. Патент Франции 8714258, опубл. 1988.

53. Заключительный отчет по НИР "Создание и ввод в опытно-промышленную эксплуатацию установок абразивно-порошковой очистки проката от окалины". Вологда, 1987.

54. Лицензионное соглашение "Установка и технологический процесс очистки горячекатаных стальных полос от окалины с помощью ферромагнитных абразивных порошков (АПО-процесс)- 170 -Техническое описание, 1988.

55. Очистка горячекатаных полос от окалины в агрегате абразивно-порошковой очистки. Временная технологическая инструкция ВТИ 105-ПХЛ-33-92. Череповец, ЧерМК, 1992.

56. Гарбер Э.А., Тишков В.Я., Данилов Л.И., Маковецкий Н.Г., Румянцев В.В. Промышленные испытания трехмодульного агрегата абразивно-порошковой очистки горячекатаных полос от окалины. // Сталь. 1996. 4. С.38-40.

57. Заключительный отчет по НИР "Промышленные испытания и освоение в ПХЛ АО "Северсталь" технологических режимов трехмодульного агрегата порошковой очистки проката от окалины". Череповец, 1994.

58. Обобщающий технический отчет "Результаты пуско-наладочных работ и испытаний агрегата абразивно-порошковой очистки от окалины горячекатаных полос при производстве холоднокатаного листа АО "Северсталь", выполненных в 1993-1994 годах". Череповец, 1995.

59. Патент 2075175 РФ, МКИ В 21 В 45/04. Устройство абразивно-порошковой очистки полосы от окалины. / Э.А. Гарбер,

60. A.Н. Субботин, В.Я. Тишков, В.И. Абраменко, А.Е. Козлов. Опубл. 20.02.97, бюлл. 5.

61. Патент 2073573 РФ, МКИ В 21 В 45/04. Устройство для абра-зивнопорошковой очистки полосы от окалины. / Э.А. Гарбер,

62. B.Я. Тишков, В. В. Румянцев. Опубл. 20.02.97, бюлл. 5.

63. Власов A.A. Статистические функции распределения. М., 1966.

64. ГарберЭ.А., Липу хин Ю. В., Субботин А. Н., Летавин М.И., Пименов А.Ф. Основы теории процесса абразивно-порошковой очистки горячекатаных полос от окалины. Экепресс-информа-ция ин-та "Черметинформация", М., 1987, 24 с.

65. Гарбер Э.А., Летавин М.И., Касаткин В.А., Кузнецов С.А., Субботин А.Н. Теория энергосилового расчета процесса абразивно-порошковой очистки проката от окалины. // Сталь,10, 1990. С. 56-60.

66. Ильюшин A.A. Механика сплошной среды. М., 1971, 247 с.

67. Самарский A.A., Лазарев Р.Д., Макаров В.Л. Разностные схемы для дифференциальных уравнений с обобщенными решениями. М., 1987.

68. Ладыженская O.A. Математические вопросы динамики вязкой несжимаемой жидкости. М., 1970, 207 с.

69. ГарберЭ.А., Румянцев В.В., Красикова Е.А. Напряженное состояние и энергосиловые параметры процесса абразивно-порошковой очистки листового проката от окалины. // Известия вузов. Черная металлургия. 1994. 1. С.44-46.

70. Заключительный отчет по НИР "Разработка математической модели, алгоритмов расчета, выполнение энергосиловых расчетов для абразивно-порошковой очистки от окалины листового- 172 проката и катанки". Череповец, 1991.

71. Заключительный отчет по НИР "Расчет энергосиловых параметров АПО листа на основе динамической модели, учитывающей зависимость вязкости порошка от внутреннего трения, давления и градиента скоростей". Череповец, 1991.

72. Тихонов А.Н., Самарский A.A. Уравнения математической физики. М., 1972, 735 с.

73. Отчет по НИР "Создание установки АПО горизонтального типа для очистки от окалины горячекатаных стальных полос шириной до 400 мм". Череповец, 1992.

74. Заключительный отчет по НИР "Модернизация модуля АПО горизонтального типа для горячекатаных стальных полос. Испытание новой компоновки на лабораторном модуле АПО". Череповец, 1992.

75. Румянцев В.В. Моделирование процесса абразивно-порошковой очистки листового проката от окалины. // Обработка сплошных и слоистых материалов: Межвуз. сб. науч. тр. Магнитогорск: МГМА, 1997. С.164-177.

76. Румянцев'В.В. Математическая модель процесса абразивно-порошковой очистки листового проката от окалины. // Технология и оборудование сталеплавильного и прокатного производства: Всерос. сб. науч. тр. Вып.1. Череповец: ЧТУ,1997. С.128-138.

77. Годунов С.К. Уравнения математической физики. М., 1979, 392 с.

78. Отчет по НИР "Исследование и подбор абразивных порошков для обработки спецсталей". Череповец, 1988.

79. СлавовВ.И., ПокладЕ.С. Рентгенографические исследования окалины на поверхности аустенитной стали. // Металлы, 1,1988. С.95-102.

80. Дробь техническая из чугуна и стали. ГОСТ 11964-81. М., 1981.

81. Жорняк А.Ф. Металлические порошки. М., 1981.

82. Манегин Ю.В. Металлические порошковые материалы, их свойства и применение. М., 1985.

83. Чугун, ферросплавы, лигатуры, порошки, порошковые материалы. М., 1975.

84. Полубелова A.C., Крылов В.Н. и др. Производство абразивных материалов. Л., 1968.

85. Абразивные материалы и инструменты. Каталог ВНИИМАШ, 1986.

86. Заключительный отчет по НИР "Исследование возможности применения чугунного порошка ЧерМК, полученного на опытной установке цеха изложниц, в модулях абразивно-порошковой очистки листового проката от окалины цеха холодной прокатки". Череповец, 1993.

87. Спиральновинтовые транспортеры (гибкие шнеки) и смесители. / Под ред. Преображенского П.А. и Труфанова A.A. Казань, 1970.

88. Патент 2108880 РФ, МКИ В 21 В 45/06. Устройство для очистки листового проката от окалины. / Э.А. Гарбер,

89. В. В. Румянцев, В. Я. Тишков, А.Н. Субботин, Ю. В. Луканин. Опубл. 20.04.98, бюлл. 11.

90. А.Н. Субботин, Э.А. Гарбер, В.В. Румянцев, В.Я. Тишков,- 174

91. Ю.В. Луканин. Устройство для очистки проката от окалины и способ изготовления шнека механизма нагнетания данного устройства. Заявка 96121067 от 9.10.96. Решение о выдаче патента РФ от 28.10.97.

92. A.M. Григорьев. Винтовые конвейеры. М., 1972, 184 с.

93. Пояснительная записка к рабочему проекту действующей модели промышленного модуля АПО горячекатаных стальных полос вертикального типа (нового поколения). Череповец, 1995.

94. Действующая модель промышленного модуля абразивно-порошковой очистки горячекатаных стальных полос от окалины вертикального типа. Техническое описание. Руководство по эксплуатации. Череповец, 1997.